KR20050058608A

KR20050058608A - 압축기용 사판 및 그 표면처리방법

Info

Publication number: KR20050058608A
Application number: KR1020030090546A
Authority: KR
Inventors: 지용준; 김기홍; 안휴남
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-17

Abstract

본 발명은 압축기용 사판 및 그 표면처리방법에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 사판의 표면에 폴리 에테르·에테르·케톤과 비철금속으로 이루어진 코팅층을 형성함으로서 사판의 윤활성과 내마모성 및 열전도도가 향상되고 압축강도 및 충격강도가 우수한 압축기용 사판 및 그 표면처리방법에 관한 것이다.

이에 본 발명은 하우징(10)(10a)의 내부에서 구동축(30)과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)에 구비된 다수의 피스톤(50)을 왕복운동시키는 사판(100)을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서, 상기 사판(100)의 표면에 폴리 에테르·에테르·케톤과 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)이 형성된 것을 특징으로 하며,

상기 사판의 표면처리방법은 하우징(10)(10a)의 내부에서 구동축(30)과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)에 구비된 다수의 피스톤(50)을 왕복운동시키는 사판(100)을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서, 폴리 에테르·에테르·케톤 분말과 비철금속 분말을 유기용제를 사용하여 혼합하는 혼합공정(200); 상기 혼합공정(200)을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판(100)의 표면에 도포하는 도포공정(210); 상기 도포공정(210)을 거친 사판(100)을 일정온도로 가열하여 사판(100)의 표면에 코팅층(101)을 형성하는 가열공정(220)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압축기용 사판 및 그 표면처리방법{Swash plate for compressor and the surface treatment method}

일반적으로 자동차 공조장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 사판식 압축기는 엔진의 동력을 전자클러치의 단속작용에 의하여 선택적으로 전달받는 구동축이 회전하고 이때 구동축에 경사지게 설치된 디스크 형상의 사판이 회전하게 되며, 이 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈를 개재하여 설치된 다수의 피스톤들이 실린더블록에 형성된 다수의 보어 내부에서 직선 왕복운동함으로써, 증발기로부터 냉매를 흡입/압축하여 응축기쪽으로 토출하도록 구성된다.

이러한 사판식 압축기를 도 1 을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 상기 사판식 압축기(1)는 전방 실린더블록(20)이 내장된 전방 하우징(10)과, 상기 전방 하우징(10)과 결합되며 후방 실린더블록(20a)이 내장된 후방 하우징(10a)을 가진다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)은 내부에 다수의 보어(21)가 구비되고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 서로 대응하는 보어(21)에는 피스톤(50)들이 직선 왕복운동하도록 결합됨과 아울러 상기 피스톤(50)들은 구동축(30)에 경사지게 결합된 사판(40)의 외주에 슈(45)의 개재하에 결합된다.

따라서, 상기 구동축(30)과 함께 회전하는 사판(40)에 연동하여 상기 피스톤(50)들은 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 보어(21) 내부를 왕복하게 된다.

그리고, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)과 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에는 흡입밸브(61)와 토출밸브(62)를 가진 밸브 플레이트(60)가 각각 설치된다.

그리고, 상기 흡입밸브(61) 및 토출밸브(62)와 대응하여 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 내부에는 흡입실(11) 및 토출실(12)이 각각 형성된다.

또한, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이에 구비된 사판실(24)로 공급되는 냉매가 상기 각 흡입실(11)로 유동할 수 있도록 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에는 다수의 흡입통로(22)가 형성되며, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)은 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 연결통로(23)에 의해 상호 연통된다.

따라서, 상기 피스톤(50)의 왕복운동에 따라 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)내에서 동시에 냉매의 흡입 및 압축이 수행될 수 있는 것이다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 중앙에는 구동축(30)을 지지할 수 있도록 지지공(25)이 형성되고, 상기 지지공(25) 내에는 니들롤러베어링(26)이 개재되어 상기 구동축(30)을 회전가능하게 지지하고 있다.

한편, 상기 후방 하우징(10a)의 외주면 상부에는 피스톤(50)의 흡입행정시 증발기로부터 이송된 냉매를 압축기(1) 내부로 공급하고, 피스톤(50)의 압축행정시에는 압축기(1) 내부에서 압축된 냉매를 응축기 쪽으로 토출하도록 머플러(70)가 설치된다.

따라서, 증발기로부터 공급되는 냉매는 상기 머플러(70)의 흡입부로 흡입된 후 냉매흡입구(71)를 통해 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a) 사이의 사판실(24)로 공급되고, 상기 사판실(24)로 공급된 냉매는 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 흡입통로(22)를 따라 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 흡입실(11)로 유동하게 된다.

이후, 상기 피스톤(50)의 흡입행정시 상기 흡입밸브(61)가 열리게 되는데, 이때 상기 흡입실(11)의 냉매가 상기 보어(21) 내로 흡입된다.

그리고, 피스톤(50)의 압축행정시 상기 보어(21)내로 유입된 냉매가 압축되게 되는데, 이때 상기 토출밸브(62)가 열리면서 냉매가 상기 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)로 유동하게 되고 최종적으로 상기 머플러(70)의 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된 후 응축기로 유동하게 되는 것이다.

한편, 상기 전방 실린더블록(20)의 보어(21)내에서 압축된 냉매는 상기 전방 하우징(10)의 토출실(12)로 유동한 후 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)에 형성된 연결통로(23)를 따라 상기 후방 하우징(10a)의 토출실(12)로 유동하여 이곳의 냉매와 함께 상기 냉매토출구(72)를 통해 머플러(70)의 토출부로 토출된다.

이러한, 상기 압축기(1)는 엔진의 동력을 전달받아 상기 구동축(30)이 고속으로 회전하게 되고, 이와 함께 상기 사판(40)도 고속 회전하게 되는데, 이 과정에서 상기 사판(40)은 사판(40)의 외주에 결합된 슈(45)와의 마찰에 의해 습동면에서 마모가 발생하여 내구성이 저하됨과 동시에 마찰열 등에 의해 압축기(1)의 전체성능을 저하시키는 원인이 된다.

따라서, 압축기(1)의 경우에는 상기 사판(40) 습동면의 윤활성과 압축강도 및 충격강도 등을 향상하기 위해 상기 사판(40)의 표면에 코팅층을 형성하게 되는데,

이처럼 상기 사판(40)의 표면에 코팅층을 형성한 일예로,

미국 특허 US658488 는 상기 사판(40)의 표면에 폴리 에테르·에테르·케톤(Poly ether ether ketone; 이하, "PEEK"라 한다)과 고체윤활제가 혼합된 코팅층을 형성하였다.

여기서, 상기 PEEK 수지에 대해 간략히 설명하면, PEEK 수지는 용해 성형 가능한 결정성 수지로서는 가장 높은 내열성을 가지며, 게다가 내피로성, 내환경성, 난소성(부식성 가스를 내지 않고 연기의 발생도 적다) 등이 뛰어나고, 기계적 성질은 강성과 함께 신장율도 크고, 내충격성이 뛰어나 지극히 강인한 재료로서, 전기·전자분야, 항공우주 분야 등, 엄한 조건하에서 고성능을 요구하는 분야에 많이 사용되고 있다.

또한, 상기 고체윤활제로는 이황화몰리브덴(MoS2), 그래파이트, 이황화텅스텐(WS2), 질화붕소(BN), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등을 이용하고 있다.

그리고, 상기 순수 PEEK 수지의 융점은 340℃ 내외로써 이들 수지를 분말 상태로 코팅하여 대략 400℃ 정도로 가열하여 분말수지를 녹여서 사판(40)의 표면에 PEEK수지 코팅층을 형성하게 된다.

또한, 상기 사판(40)의 습동면의 윤활성을 향상시키기 위하여 상기에서 언급한 고체윤활제를 첨가하여 사용하고 있다.

그러나, 상기 고체윤활제는 400℃ 정도의 고온으로 가열하는 과정에서 열에 의해 그 윤활특성이 저하되는 경향이 있어서 원래 고체윤활제가 가지고 있는 윤활특성을 100% 활용하지 못하는 단점이 있다.

또한, 순수 PEEK 수지는 압축강도, 충격강도 등이 우수한 특성을 가지고 있으나 여기에 윤활 특성을 부여하기 위해 상기 고체윤활제를 첨가할 경우 이들 특성이 저하되게 되는데, 이들 특성의 저하를 보강하기 위해서는 고가의 탄소섬유 등을 첨가하여 압축강도 및 충격강도를 보강해야되는 단점도 있다.

그리고, 상기 PEEK 수지는 열전도도가 금속에 비하여 좋지 않은데, 상기 고체윤활제를 첨가하더라도 열전도도는 향상되지 않아서 마찰시 발생되는 열을 쉽게 배출하지 못하여 사판에 마찰열이 높게 발생되는 단점이 있으며, 결국 압축기(1)의 전체성능을 저하시키는 문제가 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상기 사판의 표면에 PEEK와 비철금속으로 이루어진 코팅층을 형성함으로서, 상기 사판의 윤활성과 내마모성 및 열전도도를 향상함과 동시에 압축강도 및 충격강도도 우수하고 습동부품들의 내구성 향상으로 압축기의 전체성능을 향상한 압축기용 사판 및 그 표면처리방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징의 내부에서 구동축과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록의 보어에 구비된 다수의 피스톤을 왕복운동시키는 사판을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서, 상기 사판의 표면에 폴리 에테르·에테르·케톤과 비철금속으로 이루어진 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징의 내부에서 구동축과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록의 보어에 구비된 다수의 피스톤을 왕복운동시키는 사판을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서, 폴리 에테르·에테르·케톤 분말과 비철금속 분말을 유기용제를 사용하여 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합공정을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판의 표면에 도포하는 도포공정; 상기 도포공정을 거친 사판을 일정온도로 가열하여 사판의 표면에 코팅층을 형성하는 가열공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징의 내부에서 구동축과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록의 보어에 구비된 다수의 피스톤을 왕복운동시키는 사판을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서, 폴리 에테르·에테르·케톤 분말을 유기용제에 혼합하는 혼합공정; 상기 혼합공정을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판의 표면에 도포하는 1차 도포공정; 상기 1차 도포공정을 거쳐 사판의 표면에 도포된 코팅액에 비철금속 분말을 도포하는 2차 도포공정; 상기 2차 도포공정을 거친 사판을 일정온도를 가열하여 사판의 표면에 코팅층을 형성하는 가열공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래에 있어서와 동일한 부분에 대하여는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략한다.

도 2 는 본 발명에 따른 압축기용 사판을 나타내는 단면도이다.

본 발명이 적용되는 사판식 압축기(1)는 사판(100)을 제외한 모든 구성이 종래의 압축기(1)와 동일하며, 여기서, 도 1 을 참조하여 압축기(1)의 전체구성을 간략히 설명하면,

본 발명에 따른 압축기(1)는 크게 전,후방 실린더블록(20)(20a)으로 이루어진 실린더블록(20)(20a)과, 상기 실린더블록(20)(20a)을 내장하며 그 전,후방에 각각 결합되는 전,후방하우징(10)(10a)과, 상기 실린더블록(20)(20a)에 회전가능하게 지지되는 구동축(30)과, 상기 구동축(30)과 함께 회전하는 사판(100)과, 상기 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)내를 왕복운동하는 다수의 피스톤(50)으로 구성된다.

이러한 압축기(1)는 엔진의 동력을 전자클러치의 단속작용에 의하여 선택적으로 전달받아 구동된다.

먼저, 상기 실린더블록(20)(20a)은 내부에 동심원으로 배열되는 다수의 보어(21)가 형성된 전방 실린더블록(20)과 후방 실린더블록(20a)이 상호 마주하도록 결합된다.

이때, 상기 전방 실린더블록(20)과 후방 실린더블록(20a) 사이의 내부 공간은 사판실(24)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 전,후방 실린더블록(20)(20a)의 중앙에는 상기 구동축(30)을 지지하는 지지공(25)이 형성되고, 상기 지지공(25)내에는 베어링(26)이 설치되어 상기 구동축(30)을 회전가능하게 지지한다.

또한, 상기 후방하우징(10a)의 외측면에는 토출냉매의 압력을 강하시켜 소음 저감을 더욱 향상하기 위해 머플러(70)가 더 구비될 수도 있다.

상기 머플러(70)에는 외부의 냉매를 상기 사판실(24)로 공급하기 위한 냉매흡입구(71) 및 압축기(1) 내부에서 압축된 냉매를 외부로 토출하기 위한 냉매토출구(72)가 형성되어 있다.

한편, 상기 실린더블록(20)(20a)에는 아래에서 설명될 전,후방 하우징(10)(10a)의 토출실(12)을 연통시키는 연결통로(23)가 형성된다.

다음으로, 상기 전,후방 하우징(10)(10a)은 상기 실린더블록(20)(20a)의 전,후방에 각각 결합되며 내측에는 흡입실(11)과 토출실(12)이 각각 형성되어 있다.

한편, 상기 전방 하우징(10)의 중앙으로는 상기 구동축(30)의 일단이 통과하게 되며, 상기 구동축(30)의 일단은 도시되지 않은 전자클러치 조립체와 결합된다.

그리고, 상기 실린더블록(20)(20a)과 전,후방 하우징(10)(10a) 사이에는 흡입밸브(61)와 토출밸브(62)가 구비된 밸브플레이트(60)가 설치되어, 상기 피스톤(50)의 흡입행정시 상기 흡입밸브(61)가 열리게 되어 상기 흡입실(11)의 냉매가 상기 보어(21) 내부로 흡입되고, 상기 피스톤(50)의 압축행정시에는 상기 토출밸브(62)가 열리게 되어 상기 보어(21) 내부에서 압축된 냉매가 상기 토출실(12)로 토출된다.

계속해서, 상기 구동축(30)은 상기 실린더블록(20)(20a)에 구비된 베어링(26)에 회전가능하게 설치되며, 상기 구동축(30)상에는 일정한 각도로 경사지게 형성된 사판(100)이 구비되어 상기 사판실(24)내에서 회전하게 된다.

그리고, 상기 피스톤(50)은 상기 사판(100)의 외주에 슈(45)의 개재하에 장착되어 사판(100)의 회전에 연동하면서 상기 실린더블록(20)(20a)의 보어(21) 내부를 왕복운동하게 된다.

상기한 압축기(1)에 있어서, 상기 사판(100)의 표면에 PEEK와 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)이 형성된다.

즉, 상기 사판(100)의 윤활성 및 열전도도를 향상하기 위해 종래의 고체윤활제 대신에 비철금속분말을 PEEK 수지 분말과 혼합하여 코팅층(101)을 형성하게 된다.

여기서, 상기 코팅층(101)은 상기 사판(100)의 표면 전체에 형성할 수도 있지만, 습동면에만 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 비철금속분말로는 Sn, Pb, Cu, Co, Ni, Zn, Mn, Al, Si, Ti, W, Mo, Cr, Zr, V, Ag, Gu, Pt, Bi 및 In 등이 사용될 수 있지만, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 비철금속분말들간의 합금분말도 가능하며, 상기 비철금속분말들 중에 적어도 한 종류 이상의 분말을 상기 PEEK 수지 분말과 혼합하여 사용할 수 있다.

여기서, 상기 코팅층(101)은 비철금속 1∼50 중량%, PEEK 수지 50∼99 중량%인 것이 바람직하다.

만일, 상기 비철금속이 상기 PEEK 수지의 총 중량에 대하여 50 중량%를 초과하게 되면 원래의 PEEK 수지의 특성이 반감되므로 좋지 않고, 상기 PEEK 수지와 상기 비철금속 간의 결합력 등도 저하된다.

또한, 상기 비철금속이 상기 PEEK 수지의 총 중량에 대하여 1 중량% 미만일 경우에는 윤활성 및 열전도도가 저하되는 등 상기 비철금속을 상기 PEEK 수지에 혼합하여 얻을 수 있는 이점이 미미하다.

그리고, 상기 코팅층(101)에는 PEEK 수지와 비철금속 외에도 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유가 선택적으로 더 포함될 수 있으며, 이는 상기 비철금속이 가지는 특성 외에도 상기 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유가 가지는 특성을 부가하여 압축강도 및 내마모성을 더욱 증가 시킬 수 있다.

여기서, 상기 코팅층(101)에 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유가 더 포함될 경우에는 상기 비철금속의 총 중량에 대하여 1∼50 중량% 인 것이 바람직하다.

만일, 상기 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유가 상기 비철금속의 총 중량에 대하여 50 중량%를 초과하게 되면 윤활성 및 열전도도가 저하되며, 1 중량% 미만일 경우에는 상기 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유를 첨가하여 얻을 수 있는 이점이 미미하다.

한편, 상기 비철금속분말의 입자크기는 평균입자크기가 10 마이크로미터 이하의 입자크기가 좋으며 100 마이크로미터를 초과하면 입자크기가 너무커서 코팅면이 매우 거칠어지고 마찰저항이 많이 걸린다.

최근에는 나노사이즈 이하의 분말들도 많이 개발되고 있어서 이들 분말을 사용하면 분산을 더욱 균일하게 할 수 있어서 좋다.

이상과 같이, 상기 사판(100)의 표면에 PEEK와 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)을 형성함으로서 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

즉, 400℃ 정도로 PEEK 수지를 가열 하더라도 상기 비철금속분말의 특성이 저하되지 않는 상태에서 코팅층(101)을 형성할 수 있다.

특히, PEEK 수지의 가열온도 보다 낮은 융점을 가진 비철금속분말은 가열 동안 녹았다가 응고시에 다시 금속으로 응고되므로 비철금속 고유의 특성을 거의 그대로 유지할 수 있다.

반면에, PEEK 수지의 가열온도 보다 높은 융점을 가진 비철금속분말은 가열 동안에도 녹지 않고 있다가 PEEK 수지가 응고된 후에도 거의 원래의 비철금속 특성을 그대로 가지고 있으므로 종래의 고체윤활제에 비하여 좋은 열특성을 가지게 된다.

또한, 비철금속분말이 첨가됨으로서 오히려 PEEK 수지를 견고하게 잡아주는 역할을 하여 종래의 고체윤활제를 첨가한 경우와 대비하여 압축강도 및 충격강도가 우수하게 된다.

아울러, 비철금속분말을 첨가함으로서 고체윤활제를 첨가한 경우와 대비하여 열전도도가 향상되기 때문에 마찰열의 발산이 원활히 이루어져 습동부품들의 내구성이 향상됨은 물론 압축기의 전체 성능이 향상된다.

이하, 상기와 같은 압축기용 사판의 표면처리방법은 다음과 같다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기용 사판의 표면처리방법을 나타내는 공정도로서, 상기에서 설명한 부분과 동일한 부분에 대한 반복되는 설명은 생략한다.

도시된 바와 같이, 압축기용 사판(100)의 표면처리방법은 크게 혼합공정(200), 도포공정(210), 가열공정(220)을 포함하여 이루어지며, 보다 상세하게는 혼합공정(200), 도금처리공정(205), 도포공정(210), 건조공정(215), 가열공정(220)으로 이루어진다.

가. 혼합공정(200),

상기 PEEK 수지분말과 비철금속분말을 일정비율로 혼합하는 공정이다. 이때, 혼합에 사용되는 액체는 유기용제를 사용한다.

여기서, 상기 비철금속은 상기 PEEK 수지의 총 중량에 대하여 1∼50 중량% 인것이 바람직하다.

그리고, 혼합공정(200)에서는 PEEK 수지분말과 비철금속분말 외에도 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유를 선택적으로 더 혼합할 수도 있으며, 이 경우에는 상기 비철금속의 총 중량에 대하여 1∼50 중량% 인것이 바람직하다.

한편, 상기 비철금속분말로는 Sn, Pb, Cu, Co, Ni, Zn, Mn, Al, Si, Ti, W, Mo, Cr, Zr, V, Ag, Gu, Pt, Bi 및 In 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 비철금속분말들간의 합금분말도 가능하며, 상기 비철금속분말들 중에 적어도 한 종류 이상의 분말을 상기 PEEK 수지 분말과 혼합하여 사용할 수 있다.

나. 도금처리공정(205),

상기 사판(100)의 표면에 상기 PEEK 수지와 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)을 형성할 때 부착력을 향상하기 위해 도금처리하는 공정이다.

즉, 상기 사판(100)의 표면에 상기 코팅액을 도포하기 전에 도금 등의 방법으로 도금층을 형성하는 것이다.

아울러, 상기 도금으로 주석도금, 은도금, 동도금 등의 비철금속 도금을 실시하거나 또는 이들의 합금도금을 실시할 수 있다.

한편, 도금처리공정(205)은 도금 방법에만 국한 되지 않고, 용사, 도장 등의 방법도 사용할 수 있으며, 근본적으로 상기 사판(100)의 표면에 상기 코팅액을 도포하는 아래의 도포공정(210) 전에 상기 도금층을 형성하는 방법이면 된다.

그리고, 상기 도금층은 상기 PEEK 수지와 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)이 오랜 사용으로 인해 마모되었을 때 윤활작용을 돕게 된다.

한편, 도금처리공정(205)은 필수공정은 아니며 선택적으로 실시가능한 것이다.

다. 도포공정(210),

상기 혼합공정(200)을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판(100)의 표면에 도포하는 공정이다.

만일, 상기 도금처리공정(205)을 실시한 경우에는 도금층을 형성한 후에 상기 코팅액을 도포하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도금층 위에 상기 코팅액을 도포하는 경우에는 상기 도금층의 표면 전체를 완전히 덮지 않고 습동면에만 도포할 수도 있다. 즉, 도포량을 아주적게 함으로서 사용량도 감소시키며, 최종 표면의 후가공도 하지 않을수 있어서 저렴하게 코팅을 할 수 있다.

그리고, 도포방법은 스프레이, 롤코팅, 인쇄 등의 방법을 사용한다.

라. 건조공정(215),

상기 도포공정(210)을 거쳐 상기 사판(100)의 표면에 코팅액이 도포된 상태에서 코팅액에 혼합된 유기용제를 자연건조 또는 오븐 등에 넣어서 건조하는 공정이다.

상기 유기용제가 건조되고 나면 상기 사판(100)의 표면에는 순수 PEEK 수지분말과 비철금속분말이 균일하게 혼합된 상태로 남게 된다.

한편, 건조공정(215)은 필수공정이 아니며, 아래의 가열공정(220)시 상기 유기용제가 건조될 수 있기 때문에 생략할 수도 있다.

마. 가열공정(220),

상기 도포공정(210) 또는 상기 건조공정(215)을 실시한 경우에는 건조공정(215)을 거친 상기 사판(100)을 일정온도로 가열하여 사판(100)의 표면에 코팅층(101)을 형성하는 공정이다.

즉, 상기 사판(100)의 표면에 PEEK 수지분말과 비철금속분말이 균일하게 혼합되어 도포된 상태에서 상기 순수 PEEK 수지분말이 녹을 수 있는 온도대로 가열하여 상기 PEEK 수지분말이 녹아서 사판(100) 표면에 견고하게 부착되도록 하는 것이다.

이때, 가열온도는 PEEK 수지분말의 융점온도 이상으로 올리면 된다.

또한, 가열하는 온도 보다 높은 융점을 가지는 비철금속분말은 분말상태로 그대로 상기 PEEK 수지 코팅층(101) 및 표면에 존재하게 되며, 가열하는 온도 보다 낮은 융점을 가지는 비철금속분말은 PEEK 수지의 용융과 함게 녹았다가 다시 응고하여 PEEK 수지 코팅층(101) 내부 또는 표면에 남게된다.

한편, 상기 도금처리공정(205)을 실시한 경우 상기 도금층도 종류에 따라서 상기 PEEK 수지의 용융과 함께 녹을 수도 있다.

그리고, 상기 코팅층(101)의 두께는 50um 이하가 좋으며, 그 이상일 경우는 코팅층(101)의 박리가 쉽게 되며 코팅층(101)의 물성이 좋지 않게 된다.

또한, 도포공정(210) 후의 가열공정(220)은 1회로 하는 것이 좋으며, 1회 도포 및 가열공정(210)(220) 후 다시 재도포 및 가열하여 코팅층(101)의 두께를 증가시킬 경우 처음 코팅층(101)은 열에 또 다시 노출되므로 물성이 저하되어 쉽게 코팅층(101)이 박리되는 문제점이 생길 수 있다.

그리고, 최종 가열후 표면은 필요시에 연마 등의 후처리를 실시하여 면을 다듬어 사용할 수도 있으며, 경우에 따라서는 후처리를 사용하지 않고도 사용할 수 있다.

한편, 상기 사판(100)은 도포공정(210) 전에 코팅층(101)의 부착력을 높이기 위하여 샌드블라스팅 등의 방법으로 표면적을 높이도록 할 수 있으며, 사판(100)의 표면이 깨끗한 상태를 유지할 수 있도록 한다.

이때, 표면조도는 너무 고울경우 코팅층(101)의 밀착력이 좋지 않게되며, 너무 거칠경우는 코팅층(101) 형성 후 표면조도가 함께 나빠져서 역시 좋지 않으므로 적당한 거칠기를 유지할 수 있도록 하는 것이 좋다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기용 사판의 표면처리방법을 나타내는 공정도로서, 상기한 제 1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 제 2 실시예서는 상기한 제 1 실시예의 혼합공정(200)과 도포공정(210)을 다르게 한 것으로서,

먼저, 혼합공정(300)은 PEEK 수지분말을 유기용제에 혼합하는 공정이다.

다음으로, 도포공정(310)(320)은 1차 도포공정(310)과 2차 도포공정(320)으로 분리된다.

상기 1차 도포공정(310)은 상기 혼합공정(300)을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판(100)의 표면에 도포하는 공정이다. 이때, 상기 사판(100)의 표면에는 상기 코팅액이 액상의 상태로 존재하게 된다.

그리고, 상기 2차 도포공정(320)은 상기 1차 도포공정(310)을 거쳐 상기 사판(100)의 표면에 액상으로 도포된 코팅액의 표면에 비철금속분말을 도포하는 공정이다.

즉, 상기 사판(100)의 표면층에 주로 비철금속분말이 분포되도록 하기 위함이다.

따라서, 윤활성 및 열전도도를 더욱 향상할 수 있다.

이후, 가열공정(330)은 상기한 제 1 실시예와 동일하다.

한편, 제 2 실시예에서도 상기 제 1 실시예와 같이 도금처리공정(305) 및 건조공정(325)을 더 포함할 수 있으며, 상기 2차 도포공정(320)에서는 비철금속분말 외에도 고체윤활제 또는 유리섬유 또는 탄소섬유 분말들을 일정비율로 혼합하여 도포할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 상기한 각 실시예를 통해 구체화된 본 발명의 압축기용 사판(100)의 표면처리방법은 필요에 따라 공정을 추가 또는 삭제하거나 공정순서를 변경하여도 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있음은 물론이다.

아울러, 본 발명에서는 사판(100)의 표면에 PEEK 와 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)을 형성한 것에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 상기 압축기(1) 내부의 모든 습동부품들의 표면에도 동일한 방법으로 코팅층(101)을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 편의상 양두피스톤을 사용한 사판식 압축기(1)에 대해서만 설명하였지만, 편두피스톤을 사용한 가변용량 사판식 압축기에도 동일하게 적용할 수 있다.

상기한 본 발명에 따르면, 상기 압축기용 사판의 표면에 PEEK와 비철금속으로 이루어진 코팅층을 형성함으로서 사판의 윤활성 및 내마모성이 향상됨과 동시에 압축강도 및 충격강도도 매우 우수하다.

그리고, 상기 비철금속에 의해 열전도도가 향상되어 마찰열의 발산을 원활하게 함으로서 습동부품들의 내구성이 향상되어 압축기의 전체 성능이 향상된다.

또한, 장시간 사용으로 상기 코팅층이 마모되더라도 상기 사판의 표면에 도금층이 형성되어 있기 때문에 윤활작용을 지속할 수 있다.

도 1 은 종래의 압축기를 나타내는 단면도,

도 2 는 본 발명에 따른 압축기용 사판을 나타내는 단면도,

도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압축기용 사판의 표면처리방법을 나타내는 공정도,

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압축기용 사판의 표면처리방법을 나타내는 공정도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1: 압축기 10: 전방하우징

10a: 후방하우징 11: 흡입실

12: 토출실 20: 전방실린더블럭

20a: 후방실린더블럭 21: 보어

22: 흡입통로 23: 연결통로

24: 사판실 25: 지지공

26: 베어링 30: 구동축

40,100: 사판 45: 슈

50: 피스톤 60: 밸브플레이트

61: 흡입밸브 62: 토출밸브

70: 머플러 71: 냉매흡입구

72: 냉매토출구

101: 코팅층

Claims

하우징(10)(10a)의 내부에서 구동축(30)과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)에 구비된 다수의 피스톤(50)을 왕복운동시키는 사판(100)을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서,

상기 사판(100)의 표면에 폴리 에테르·에테르·케톤과 비철금속으로 이루어진 코팅층(101)이 형성된 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
제 1 항에 있어서,

상기 비철금속은 Sn, Pb, Cu, Co, Ni, Zn, Mn, Al, Si, Ti, W, Mo, Cr, Zr, V, Ag, Gu, Pt, Bi 및 In 군으로부터 선택된 한 종 이상 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 코팅층(101)은 비철금속 1∼50 중량%, 폴리 에테르·에테르·케톤 50∼99 중량% 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
제 3 항에 있어서,

상기 코팅층(101)은 상기 비철금속 총 중량에 대해 1∼50중량%의 고체윤활제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
제 3 항에 있어서,

상기 코팅층(101)은 상기 비철금속 총 중량에 대해 1∼50중량%의 유리섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
제 3 항에 있어서,

상기 코팅층(101)은 상기 비철금속 총 중량에 대해 1∼50중량%의 탄소섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판.
하우징(10)(10a)의 내부에서 구동축(30)과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)에 구비된 다수의 피스톤(50)을 왕복운동시키는 사판(100)을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서,

폴리 에테르·에테르·케톤 분말과 비철금속 분말을 유기용제를 사용하여 혼합하는 혼합공정(200);

상기 혼합공정(200)을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판(100)의 표면에 도포하는 도포공정(210);

상기 도포공정(210)을 거친 사판(100)을 일정온도로 가열하여 사판(100)의 표면에 코팅층(101)을 형성하는 가열공정(220)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 7 항에 있어서,

상기 도포공정(210)과 가열공정(220) 사이에 상기 유기용제를 건조하는 건조공정(215)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 7 항에 있어서,

상기 도포공정(210) 전에 상기 사판(100)의 표면에 도금층을 형성하여 상기 코팅층(101)의 부착력을 향상하는 도금처리공정(205)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 7 항에 있어서,

상기 비철금속은 Sn, Pb, Cu, Co, Ni, Zn, Mn, Al, Si, Ti, W, Mo, Cr, Zr, V, Ag, Gu, Pt, Bi 및 In 군으로부터 선택된 한 종 이상 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 혼합공정(200)시 비철금속은 상기 폴리 에테르·에테르·케톤의 총 중량에 대해 1∼50 중량% 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 혼합공정(200)시 고체윤활제를 더 포함하여 혼합하되 상기 고체윤활제는 상기 비철금속의 총 중량에 대해 1∼50 중량% 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 혼합공정(200)시 유리섬유를 더 포함하여 혼합하되 상기 유리섬유는 상기 비철금속의 총 중량에 대해 1∼50 중량% 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
제 11 항에 있어서,

상기 혼합공정(200)시 탄소섬유를 더 포함하여 혼합하되 상기 탄소섬유는 상기 비철금속의 총 중량에 대해 1∼50 중량% 인 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.
하우징(10)(10a)의 내부에서 구동축(30)과 함께 회전하도록 설치되고 실린더블록(20)(20a)의 보어(21)에 구비된 다수의 피스톤(50)을 왕복운동시키는 사판(100)을 포함하여 이루어진 압축기에 있어서,

폴리 에테르·에테르·케톤 분말을 유기용제에 혼합하는 혼합공정(300);

상기 혼합공정(300)을 거쳐 만들어진 코팅액을 상기 사판(100)의 표면에 도포하는 1차 도포공정(310);

상기 1차 도포공정(310)을 거쳐 사판(100)의 표면에 도포된 코팅액에 비철금속 분말을 도포하는 2차 도포공정(320);

상기 2차 도포공정(320)을 거친 사판(100)을 일정온도를 가열하여 사판(100)의 표면에 코팅층(101)을 형성하는 가열공정(330)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기용 사판의 표면처리방법.